專利名稱：一種多層光盤數據并行讀取系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種頻域光學相干成像系統，特別是關于一種用于高密度光存儲領域 中三維多層光盤的多層光盤數據并行讀取系統。
背景技術：
20世紀80年代光存儲產品進入市場。由于它采用非接觸式讀寫操作，具有易于更 換盤片，保存壽命長，每位信息的成本低廉等優點而被認為是下一代數字存儲的主流產品。 如何繼續提高光盤存儲密度已成為本領域中極為重要的研究課題，研究開發新一代的高密 度高速數字光盤存儲技術具有重要的現實意義。
高密度光存儲技術主要包括三維光存儲技術和超分辨率存儲技術，三維光存儲技 術又包括頁面存儲、多層存儲、多波長(多色)存儲、全息存儲等，超分辨率技術又包括光學 系統超分辨技術和介質超分辨技術。其中三維光存儲技術中的多層存儲技術，雖然能夠將 數據記錄在多個記錄層中，但同時只能讀取其中一層記錄的數據。如何同時讀取多個記錄 層上記錄的數據，并避免相鄰兩個記錄層的層間串擾，是這一技術面臨的關鍵問題。發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種能同時并行讀取三維多層光盤中各記錄 層數據、提高光盤單碟存儲量，且數據讀取速度較快的多層光盤數據并行讀取系統。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種多層光盤數據并行讀取系統，其 特征在于它包括一準直器、一分束鏡、一參考鏡、一聚焦透鏡、一用于存儲記錄數據的三維 多層光盤、一光柵、一消色差透鏡、一電荷耦合器件探測器、一快速傅里葉變換模塊和一計 算機；所述準直器發射出寬帶光經由所述分束鏡構成空間化的邁克爾遜干涉儀后分為參考 光和讀取光，所述參考光被所述參考鏡垂直反射；所述讀取光經所述聚焦透鏡后匯集至所 述三維多層光盤的各記錄層內，各記錄層的返回光與反射后的所述參考光在空間發生相干 疊加，再經所述準直器準直平行后，通過所述光柵將相干光頻譜展開，并經所述消色差透鏡 聚焦在所述電荷耦合器件探測器上，所述電荷耦合器件探測器讀取相干光的頻譜數據并傳 輸至所述快速傅里葉變換模塊后，將頻譜數據還原為所述三維多層光盤中各記錄層的記錄 數據，傳輸給所述計算機。
所述聚焦透鏡采用具有聚焦功能的光學器件作為聚焦器；且所述聚焦透鏡和消色 差透鏡均采用透射式和反射式其中之一方式聚焦。
所述聚焦透鏡采用非球面聚焦透鏡、球面鏡、角錐透鏡或球透鏡作為聚焦器。
所述多層光盤數據并行讀取系統采用頻域光學相干層析成像方法、掃頻光學相干 層析成像方法或時域光學相干層析成像方法對三維多層光盤進行掃描讀取。
所述參考鏡采用普通平面反射鏡和角耦反射鏡其中之一。
所述邁克爾遜干涉儀采用由光纖、光纖耦合器、光線準直器構成光纖化的邁克爾 遜干涉儀。
本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由于采用的多層光盤 數據并行讀取系統是針對現有技術中光盤存儲方法只能同時記錄并讀取單層數據的不足， 進而通過將頻域光學相干層析成像方法與三維光存儲方法相結合，因此實現了同時并行讀 取三維多層光盤中各記錄層的數據，并極大地提高了光盤的單碟儲量和數據讀取速度。2、 本發明由于采用在三維多層光盤的各個記錄層中存儲數據，從而使得光盤的單碟存儲量將 比現有技術中光盤的存儲量提高數倍至數百倍。3、本發明由于采用的頻域光學相干方法能 夠并行讀取三維多層光盤中多個記錄層的數據，因此數據的讀取速度將比現有技術中光盤 的讀取速度提高數倍至數十倍。本發明可以廣泛應用于高密度光盤技術領域中。
圖1是本發明的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
如圖1所示，本發明包括一準直器1、一分束鏡2、一參考鏡3、一聚焦透鏡4、一用 于存儲記錄數據的三維多層光盤5、一光柵6、一消色差透鏡7、一 CCD(電荷耦合器件)探 測器8、一快速傅里葉變換模塊9和一計算機10。準直器1發射出的寬帶光經由分束鏡2 構成空間化的邁克爾遜干涉儀后分為兩束光輸出，其中一束為參考光，另一束為讀取光。參 考光被參考鏡3垂直反射；另一束為讀取光，讀取光經聚焦透鏡4后匯集至三維多層光盤5 的各記錄層內。則各記錄層的返回光與經參考鏡3垂直反射后的參考光在空間發生相干疊 加，再經準直器1準直平行后，通過光柵6將相干疊加后的相干光頻譜展開，并經消色差透 鏡7聚焦在CCD探測器8上。CCD探測器8讀取相干光的頻譜數據并傳輸給快速傅里葉變 換模塊9，快速傅里葉變換模塊9通過離散傅里葉變換將頻譜數據還原為三維多層光盤5中 各不同記錄層的記錄數據，并傳輸給計算機10。
由于CXD探測器8每曝光一次得到沿三維多層光盤5深度方向的一線頻域信息， 通過快速傅里葉變換模塊9后在計算機10上得到深度方向的一線數據，即三維多層光盤5 不同深度的返回光信號強度。信號的強和弱可分別代表記錄的信息“1”和“0”，這樣，本發 明的多層光盤數據并行讀取系統就可以快速并行讀取不同深度多層介質記錄的“0” “1”信 息，克服了現有技術中光盤單層讀取信息的缺點，可以大大提高信息讀取速度。
上述實施例中，由于數據被記錄在三維多層光盤5的各個記錄層中，從而光盤的 單碟存儲量將比現有技術中光盤的存儲量提高數倍至數百倍。
上述實施例中，本發明可以采用頻域光學相干層析成像(FD-OCT)方法對三維多 層光盤進行高速掃描讀取，它具有頻域并行讀取能力，能夠同時讀取樣品不同深度的光信 號，并能有效避免層間串擾。本發明還可以采用掃頻光學相干層析成像(SS-OCT)方法或時 域光學相干層析成像(TD-OCT)方法對三維多層光盤進行高速掃描讀取。
上述各實施例中，聚焦透鏡4可以采用具有聚焦功能的光學器件作為聚焦器，例 如，聚焦透鏡4可以采用非球面聚焦透鏡、球面鏡、角錐透鏡或球透鏡等光學器件作為聚焦 器。并且聚焦透鏡4和消色差透鏡7均可以采用透射式聚焦，也可以均采用反射式聚焦。
上述各實施例中，參考鏡3可以采用普通平面反射鏡，也可以采用角耦反射鏡，或采用其它一切可以使入射光按原方向返回的光學器件。
上述各實施例中，由分束鏡2構成空間化的邁克爾遜干涉儀，還可以采用由光纖、 光纖耦合器、光線準直器構成光纖化的邁克爾遜干涉儀。
本發明在使用時，應預先按要求設計好各個器件的參數分束鏡2的分光比、聚焦 透鏡4的數值孔徑、三維多層光盤5的各記錄層的反射率、光柵6的衍射角度和消色差透鏡 7的焦距，以及各個器件在系統平臺上的距離、角度和布局。
上述各實施例僅用于說明本發明，各部件的結構、尺寸、設置位置及形狀都是可以 有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等 同變換，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
權利要求
1.一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于它包括一準直器、一分束鏡、一參考 鏡、一聚焦透鏡、一用于存儲記錄數據的三維多層光盤、一光柵、一消色差透鏡、一電荷耦合 器件探測器、一快速傅里葉變換模塊和一計算機；所述準直器發射出寬帶光經由所述分束鏡構成空間化的邁克爾遜干涉儀后分為參考 光和讀取光，所述參考光被所述參考鏡垂直反射；所述讀取光經所述聚焦透鏡后匯集至所 述三維多層光盤的各記錄層內，各記錄層的返回光與反射后的所述參考光在空間發生相干 疊加，再經所述準直器準直平行后，通過所述光柵將相干光頻譜展開，并經所述消色差透鏡 聚焦在所述電荷耦合器件探測器上，所述電荷耦合器件探測器讀取相干光的頻譜數據并傳 輸至所述快速傅里葉變換模塊后，將頻譜數據還原為所述三維多層光盤中各記錄層的記錄 數據，傳輸給所述計算機。
2.如權利要求1所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述聚焦透鏡 采用具有聚焦功能的光學器件作為聚焦器；且所述聚焦透鏡和消色差透鏡均采用透射式和 反射式其中之一方式聚焦。
3.如權利要求2所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述聚焦透鏡 采用非球面聚焦透鏡、球面鏡、角錐透鏡或球透鏡作為聚焦器。
4.如權利要求1或2或3所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述 多層光盤數據并行讀取系統采用頻域光學相干層析成像方法、掃頻光學相干層析成像方法 或時域光學相干層析成像方法對三維多層光盤進行掃描讀取。
5.如權利要求1或2或3所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述 參考鏡采用普通平面反射鏡和角耦反射鏡其中之一。
6.如權利要求4所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述參考鏡采 用普通平面反射鏡和角耦反射鏡其中之一。
7.如權利要求1或2或3或6所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于 所述邁克爾遜干涉儀采用由光纖、光纖耦合器、光線準直器構成光纖化的邁克爾遜干涉儀。
8.如權利要求4所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述邁克爾遜 干涉儀采用由光纖、光纖耦合器、光線準直器構成光纖化的邁克爾遜干涉儀。
9.如權利要求5所述的一種多層光盤數據并行讀取系統，其特征在于所述邁克爾遜 干涉儀采用由光纖、光纖耦合器、光線準直器構成光纖化的邁克爾遜干涉儀。
全文摘要
本發明涉及一種多層光盤數據并行讀取系統，它包括準直器、分束鏡、參考鏡、聚焦透鏡、三維多層光盤、光柵、消色差透鏡、電荷耦合器件探測器、快速傅里葉變換模塊和計算機；準直器發射出寬帶光經分束鏡后分為參考光和讀取光，參考光被參考鏡垂直反射；讀取光經聚焦透鏡后匯集至三維多層光盤的各記錄層，各記錄層的返回光與反射后的參考光在空間發生相干疊加，經準直器后通過光柵將頻譜展開，并經消色差透鏡聚焦在電荷耦合器件探測器后讀取相干光的頻譜數據，并傳輸至快速傅里葉變換模塊后還原為三維多層光盤中各記錄層的記錄數據，傳輸給計算機。本發明能同時并行讀取三維多層光盤中各記錄層的數據，并提高光盤的單碟儲量和數據讀取速度。本發明可以廣泛應用于高密度光盤技術領域中。
文檔編號G11B7/09GK102034500SQ20101053990
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者董屾, 薛平 申請人:清華大學